Frekuenca e referencës. Shënime leksioni: Karakteristikat metrologjike të oshiloskopëve elektronikë. Opsionet shtesë përfshijnë

Sinteza e frekuencës - formimi i një grupi diskrete frekuencash nga një ose më shumë frekuenca referuese f on. Frekuenca e referencës është një frekuencë shumë e qëndrueshme e një vetëoshilatori, zakonisht kuarci.

Sintetizuesi i frekuencës (MF) është një pajisje që zbaton procesin e sintezës. Sintetizuesi përdoret në pajisjet marrëse dhe transmetuese të radios të sistemeve të komunikimit radio, navigimit radio, radarit dhe qëllime të tjera.

Parametrat kryesorë të sintetizuesit janë: diapazoni i frekuencës së sinjalit dalës, numri N dhe hapi i rrjetit të frekuencës Df w, paqëndrueshmëria afatgjatë dhe afatshkurtër e frekuencës, niveli i komponentëve të rremë në sinjalin e daljes dhe koha e tranzicionit. nga një frekuencë në tjetrën. Në sintetizuesit modernë, numri i frekuencave diskrete të gjeneruara prej tij mund të arrijë në dhjetëra mijëra, dhe hapi i rrjetit mund të ndryshojë nga dhjetëra herc në dhjetëra dhe qindra kilohertz. Paqëndrueshmëria afatgjatë e frekuencës, e përcaktuar nga një vetë-oshilator kuarci, është 10 -6, dhe në raste të veçanta - 10 -8 ... 10 -9. Gama e frekuencës së një sintetizuesi ndryshon shumë në varësi të qëllimit të pajisjes në të cilën përdoret.

Modelet praktike të sintetizuesve të frekuencës janë shumë të ndryshme. Pavarësisht nga ky diversitet, ne mund të vërejmë parimet e përgjithshme që qëndrojnë në themel të ndërtimit të sintetizuesve modernë:

Të gjithë sintetizuesit bazohen në përdorimin e një lëkundjeje referimi shumë të qëndrueshme me një frekuencë të caktuar f 0, burimi i së cilës është zakonisht një oshilator kristal referencë;

Sinteza e frekuencave të shumta kryhet me përdorimin e gjerë të pjesëtuesve, shumëzuesve dhe konvertuesve të frekuencës, duke siguruar përdorimin e një lëkundjeje referimi për të formuar një rrjet frekuence;

Sigurimi i sintetizuesve të frekuencës me një vendosje dhjetë-ditore të frekuencës së ngacmuesit.

Në bazë të metodës së gjenerimit të lëkundjeve të daljes, sintetizuesit ndahen në dy grupe: ata të prodhuar duke përdorur metodën e sintezës direkte (pasive) dhe ata të bërë duke përdorur metodën e sintezës indirekte (aktive).

Grupi i parë përfshin sintetizuesit në të cilët luhatjet e daljes formohen duke pjesëtuar dhe shumëzuar frekuencën e oshilatorit të referencës, të ndjekur nga shtimi dhe zbritja e frekuencave të marra si rezultat i pjesëtimit dhe shumëzimit.

Grupi i dytë përfshin sintetizuesit që gjenerojnë lëkundje dalëse në një vetë-oshilator të diapazonit të lëkundjeve harmonike me stabilizim parametrik të frekuencës, paqëndrueshmëria e të cilit eliminohet nga një sistem automatik i kontrollit të frekuencës (AFC) bazuar në frekuencat referente (shumë të qëndrueshme).

Sintetizuesit e të dy grupeve mund të bëhen duke përdorur bazën e elementeve analoge ose dixhitale.

Sintetizuesit e bërë duke përdorur metodën e sintezës së drejtpërdrejtë.

Një oshilator kuarci shumë i qëndrueshëm gjeneron lëkundje me një frekuencë f 0, të cilat furnizohen me pjesëtuesit dhe shumëzuesit e frekuencave të frekuencave MF dhe HF.

Ndarësit e frekuencës e zvogëlojnë frekuencën e gazit të shkarkimit f 0 me një numër të plotë herë (d), dhe shumëzuesit e frekuencës e rrisin atë me një numër të plotë herë (k). Frekuencat e marra si rezultat i pjesëtimit dhe shumëzimit të frekuencës së oshilatorit të referencës (f 0) përdoren për të formuar frekuenca referuese në pajisje speciale të quajtura sensorë të frekuencës referencë. Numri i përgjithshëm i sensorëve të frekuencës referencë në një sintetizues të frekuencës së mesme varet nga diapazoni i frekuencave të gjeneruara nga sintetizuesi dhe intervali midis frekuencave ngjitur: sa më i gjerë të jetë diapazoni i frekuencës së mesme dhe sa më i vogël të jetë intervali, aq më i madh është numri i frekuencave të kërkuara. Me një vendosje frekuence dhjetëditore, çdo DFC gjeneron dhjetë frekuenca referimi me një interval të caktuar midis frekuencave ngjitur. Numri i përgjithshëm i sensorëve të kërkuar përcaktohet nga numri i shifrave (biteve) në rekordin e frekuencës maksimale të sintetizuesit.

Frekuencat e referencës të gjeneruara në sensorë u jepen mikserëve. Filtrat e ndërrueshëm me brez të përfshirë në daljen e mikserëve theksojnë frekuencën totale në këtë shembull: në daljen e të parës f 1 + f 2 , në daljen e të dytës f 1 + f 2 + f 3 , në daljen e e treta f 1 + f 2 + f 3 + f 4 .

Frekuenca në daljen e ngacmuesit me një vendosje dhjetë ditore përcaktohet nga pozicionet e çelsave të çdo dekade.

Paqëndrueshmëria relative e frekuencës në daljen e sintetizuesit është e barabartë me paqëndrueshmërinë e gazit të shkarkimit. Disavantazhi i këtij lloji sintetizuesi është prania e një numri të madh të frekuencave të kombinimit në daljen e tij, gjë që shpjegohet me përdorimin e gjerë të mikserëve.

Sintetizuesit e frekuencës të ndërtuara duke përdorur metodën e sintezës indirekte

Në sintetizuesit e bërë duke përdorur metodën e sintezës indirekte, burimi i lëkundjeve të daljes është një vetëlëkundje e diapazonit të lëkundjeve harmonike, i rregulluar automatikisht në frekuenca shumë të qëndrueshme të krijuara në bllokun e frekuencës referencë të BOCH.

Thelbi i rregullimit automatik të frekuencës së AFC është që lëkundjet e oshilatorit duke përdorur frekuenca shumë të qëndrueshme konvertohen në një frekuencë të caktuar konstante f të AFC, e cila krahasohet me vlerën e frekuencës referencë. Nëse frekuencat e krahasuara nuk përputhen, gjenerohet një tension kontrolli, i cili furnizohet me elementin reaktiv të kontrolluar dhe ndryshon vlerën e reaktivitetit të tij (kapacitancë ose induktancë).

Elementet reaktive të kontrolluara përfshihen në qarkun që përcakton frekuencën e AG. Frekuenca AG ndryshon derisa f AFC i afrohet frekuencës së referencës me një detonim mjaft të vogël të mbetur.

Në varësi të pajisjes së krahasimit, të gjitha sistemet AFC mund të ndahen në tre lloje:

Sisteme me kontroll të frekuencës së bllokuar me frekuencë, në të cilat detektorët e frekuencës së vrimave të zeza përdoren si pajisje krahasuese;

Sistemet me ciklin e mbylljes së fazës së bllokimit me fazë, duke përdorur detektorë fazor PD si pajisje krahasuese;

Sistemet me kontroll automatik të frekuencës në fazën e pulsit (IFAP), në të cilat pajisja krahasuese është detektorët e fazës impulse IPD.

Sintetizuesit me mbyllje fazore me bllokim fazor, ndryshe nga

sintetizuesit me CAP nuk kanë detuning të mbetur. Në sistemin PLL, pajisja krahasuese është detektor i fazës PD. Tensioni i kontrollit në daljen PD është proporcional me diferencën e fazës midis dy lëkundjeve të aplikuara në të, frekuencat e të cilave janë të barabarta në gjendje të qëndrueshme.

Dy lëkundje të frekuencave të ngushta i jepen PD-së: njëra prej të cilave është një referencë me frekuencë f 0 të gjeneruar në fuçi, e dyta është një produkt i konvertimit të lëkundjeve të oshilatorit në mikser duke përdorur një rrjet frekuence f 01 me fuçi.

f PR = f UG – f 01.

Nëse f PR dhe f 0 janë të afërta në vlerë, atëherë voltazhi i kontrollit nga dalja PD kompenson çmontimin e njësisë së kontrollit dhe f PR = f 0, dhe në sistem vendoset një modalitet i palëvizshëm. Megjithatë, sistemi PLL funksionon në një brez shumë të ngushtë frekuencash, jo më shumë se disa kHz. Për të siguruar akordimin e formës së valës tejzanor në të gjithë gamën e saj të frekuencës, përdoret një sistem auto-kërkimi në një sintetizues me një lak mbyllës fazor, i cili, duke ndryshuar frekuencën e formës së valës tejzanor në të gjithë gamën e frekuencës, siguron që ai bie brenda brezit të mbulimit të sistemit të lakut të mbylljes së fazës. Sistemi i kërkimit automatik është një vetë-oshilator i tensionit të sharrës, i cili fillon kur nuk ka tension kontrolli në daljen e filtrit të kalimit të ulët. Sapo frekuencat e UG bien në brezin e kapjes së sistemit PLL, gjeneratori i kërkimit fiket, sistemi hyn në modalitetin e akordimit automatik me ekuilibër dinamik f PR = f 0 .

Përdorimi i elementeve logjikë në rangun e mesëm çoi në shfaqjen e llojeve të reja të sintetizuesve, të cilët quhen dixhitalë. Ata kanë përparësi të konsiderueshme ndaj atyre analoge. Ato janë më të thjeshta, më të besueshme në funksionim dhe kanë dimensione dhe peshë më të vogël.

Përdorimi i qarqeve të integruara logjike në konvertuesin dixhital të frekuencës bëri të mundur eliminimin pothuajse plotësisht të konvertimit të frekuencës së UG, duke zëvendësuar konvertuesit me një ndarës frekuence me një koeficient të ndryshueshëm ndarjeje DPKD.

Bllok diagrami i një sintetizuesi me një unazë të bllokuar në fazë

Në diagramin DPKD - një ndarës me një koeficient ndarje të ndryshueshme - një numërues dixhital i programueshëm me K-bit. Qëllimi i lidhjeve të tjera të qarkut është i qartë nga mbishkrimet e bëra në to. Njësia e kontrollit merr dhe ruan të dhënat e programimit dhe gjeneron një sinjal kodi, i cili vendos vlerën e koeficientit të ndarjes N në varësi të komandës së marrë nga sintetizuesi. Si rezultat i veprimit të kontrollit të frekuencës së bllokuar me fazë, vendoset barazia e frekuencave të sinjaleve që mbërrijnë në hyrjen e diskriminuesit të fazës impulse: f 1 = f 2, e cila na lejon të shkruajmë marrëdhënien e mëposhtme për frekuencat e vetë-oshilatorëve të stabilizuar dhe të referencës, duke marrë parasysh vlerat e koeficientëve të ndarjes:

Sipas hapit të rrjetit të frekuencës Df w =f fl /M. Duke ndryshuar vlerën e kontrolluar N, vendoset vlera e kërkuar e frekuencës së gjeneratorit të stabilizuar, i cili, me ndihmën e një elementi kontrolli, mund të sintonizohet në intervalin e kërkuar të frekuencës.

Aktualisht, gjatë zhvillimit të pajisjeve elektronike, vëmendje e madhe i kushtohet stabilitetit të karakteristikave të tij. Komunikimet radio celulare, duke përfshirë komunikimet celulare, nuk bëjnë përjashtim. Kushti kryesor për arritjen e karakteristikave të qëndrueshme të komponentëve të pajisjeve elektronike është qëndrueshmëria e frekuencës së oshilatorit kryesor.

Çdo pajisje elektronike, duke përfshirë marrës, transmetues dhe mikrokontrollues, zakonisht përmban një numër të madh gjeneratorësh. Fillimisht, u desh të bëheshin përpjekje për të siguruar stabilitetin e frekuencës së të gjithë gjeneratorëve. Me zhvillimin e teknologjisë dixhitale, njerëzit kanë mësuar të formojnë një lëkundje të çdo frekuence nga një frekuencë origjinale. Si rezultat, u bë e mundur ndarja e fondeve shtesë për të rritur stabilitetin e frekuencës së oshilatorit ONE dhe në këtë mënyrë për të marrë një gamë të tërë frekuencash me stabilitet shumë të lartë. Ky gjenerator i frekuencës quhet gjenerator referimi

Fillimisht, u përdorën metoda të veçanta të projektimit për të marrë lëkundje të qëndrueshme të gjeneratorëve LC:

• Ndryshimi i induktivitetit për shkak të zgjerimit të metalit të telit u kompensua duke zgjedhur një material bërthamor, efekti i të cilit ishte i kundërt me atë të përçuesve të induktivitetit;
• metali u dogj në një bërthamë qeramike me një koeficient të ulët të temperaturës së zgjerimit;
• Kondensatorët me koeficientë të ndryshëm të temperaturës së kapacitetit (TKE) u përfshinë në qark.

Në këtë mënyrë, u arrit të arrihet një stabilitet i frekuencës së oshilatorit referencë prej 10 -4 (në një frekuencë prej 10 MHz zhvendosja e frekuencës ishte 1 kHz)

Në të njëjtën kohë, u punua për përdorimin e metodave krejtësisht të ndryshme për marrjen e lëkundjeve të qëndrueshme. U zhvilluan varg, pirun akordimi dhe gjeneratorë magnetostrictive. Stabiliteti i tyre arriti vlera shumë të larta, por në të njëjtën kohë dimensionet, kompleksiteti dhe çmimi i tyre penguan shpërndarjen e tyre të gjerë. Një përparim revolucionar ishte zhvillimi i gjeneratorëve duke përdorur. Një nga qarqet më të zakonshme të oshilatorëve të kuarcit, i bërë në një transistor bipolar, është paraqitur në Figurën 1.

Në këtë qark oshilator referues, balanca e amplitudës sigurohet nga transistori VT1 dhe balanca fazore sigurohet nga qarku Z1, C1, C2. Gjeneratori është montuar sipas standardit. Dallimi është se në vend të një induktori përdoret një rezonator kuarci Z1. Duhet theksuar se në këtë skemë nuk është e nevojshme të përdoret . Shpesh rezulton të jetë mjaft e mjaftueshme. Një diagram i ngjashëm është paraqitur në Figurën 2.

Qarqet e lëkundjeve të kuarcit të paraqitura në figurat 1 dhe 2 bëjnë të mundur marrjen e një qëndrueshmërie të frekuencës së lëkundjeve referente të rendit 10 -5. Qëndrueshmëria afatshkurtër e lëkundjeve të oshilatorit referues ka ndikimin më të madh në ngarkesë. Nëse ka lëkundje të jashtme në daljen e oshilatorit të referencës, lëkundjet e tij mund të kapen. Si rezultat, oshilatori kristal do të prodhojë lëkundje në frekuencën e ndërhyrjes. Për të parandaluar shfaqjen e këtij fenomeni në oshilatorin e referencës, zakonisht në daljen e tij instalohet një përforcues, qëllimi kryesor i të cilit është të mos lejojë që lëkundjet e jashtme të kalojnë në oshilatorin e kuarcit. Një diagram i ngjashëm është paraqitur në Figurën 3.

Një parametër po aq i rëndësishëm që përcakton në masë të madhe zhurmën fazore të oshilatorit (për qarqet dixhitale - ngacmimi i sinjalit të sinkronizimit) është voltazhi i furnizimit, prandaj oshilatorët kristal referues zakonisht furnizohen nga një burim tensioni shumë i qëndrueshëm dhe me zhurmë të ulët dhe fuqia është filtruar nga qarqet RC ose LC.

Kontributi më i madh në paqëndrueshmërinë e frekuencës së oshilatorit të kuarcit jepet nga varësia nga temperatura e frekuencës rezonante të rezonatorit të kuarcit. Në prodhimin e rezonatorëve të oshilatorëve referencë kristalore, zakonisht përdoren prerje AT, të cilat sigurojnë stabilitetin më të mirë të frekuencës në varësi të temperaturës. Është 1*10 -5 (10 miliontë ose 10 ppm). Një shembull i varësisë së frekuencës së rezonatorëve kuarc me prerje AT nga temperatura në kënde të ndryshme të prerjes (hapi i këndit të prerjes 10") është paraqitur në Figurën 4.

Një paqëndrueshmëri e frekuencës prej 1*10 -5 është e mjaftueshme për shumicën e pajisjeve radio-elektronike, kështu që oshilatorët e kuarcit përdoren shumë gjerësisht pa masa të veçanta për të rritur stabilitetin e frekuencës. Oscilatorët referencë të stabilizuar me kristal pa masa shtesë të stabilizimit të frekuencës quhen XO.

Siç mund të shihet nga Figura 4, varësia e frekuencës së akordimit të një rezonatori kuarci të prerë AT nga temperatura është e njohur mirë. Për më tepër, kjo varësi mund të hiqet eksperimentalisht për çdo shembull specifik të një rezonatori kuarci. Prandaj, nëse vazhdimisht matni temperaturën e kristalit të kuarcit (ose temperaturën brenda oshilatorit të referencës së kuarcit), atëherë frekuenca e lëkundjes së oshilatorit të referencës mund të zhvendoset në vlerën nominale duke rritur ose ulur kapacitetin shtesë të lidhur me rezonatorin e kuarcit. .

Në varësi të qarkut të kontrollit të frekuencës, oshilatorë të tillë referencë quhen TCXO (oshilatorë kristal të kompensuar nga temperatura) ose MCXO (oshilatorë kristal të kontrolluar nga mikrokontrolluesit). Stabiliteti i frekuencës së oshilatorëve të tillë referencë kuarci mund të arrijë 0.5*10 -6 (0.5 miliontë ose 0.5 ppm)

Në disa raste, oshilatorët e referencës ofrojnë aftësinë për të rregulluar frekuencën nominale të gjenerimit brenda kufijve të vegjël. Rregullimi i frekuencës kryhet nga tensioni i aplikuar në një varicap të lidhur me një rezonator kuarci. Gama e rregullimit të frekuencës së gjeneratorit nuk kalon një pjesë të përqindjes. Një gjenerator i tillë quhet VCXO. Një pjesë e qarkut të oshilatorit të referencës (pa qarkun e kompensimit termik) është paraqitur në figurën 5.

Aktualisht, shumë kompani prodhojnë oshilatorë referencë me qëndrueshmëri të frekuencës deri në 0.5 * 10 -6 në strehime me madhësi të vogël. Një shembull i një vizatimi të një gjeneratori të tillë referimi është paraqitur në Figurën 6.

Literatura:

Së bashku me artikullin "Oshilatorët e referencës" lexoni:

http://site/WLL/KvGen.php

http://site/WLL/synt.php

Sipas statistikave të fundit, afërsisht 70% e të gjithë energjisë elektrike të prodhuar në botë konsumohet nga disqet elektrike. Dhe çdo vit kjo përqindje po rritet.

Me një metodë të zgjedhur saktë të kontrollit të një motori elektrik, është e mundur të arrihet efikasiteti maksimal, çift rrotullimi maksimal në boshtin e makinës elektrike dhe në të njëjtën kohë performanca e përgjithshme e mekanizmit do të rritet. Motorët elektrikë që funksionojnë me efikasitet konsumojnë një minimum energjie elektrike dhe ofrojnë efikasitet maksimal.

Për motorët elektrikë të fuqizuar nga një inverter, efikasiteti do të varet kryesisht nga metoda e zgjedhur e kontrollit të makinës elektrike. Vetëm duke kuptuar meritat e secilës metodë, inxhinierët dhe projektuesit e sistemeve drejtuese mund të marrin performancën maksimale nga çdo metodë kontrolli.
Përmbajtja:

Metodat e kontrollit

Shumë njerëz që punojnë në fushën e automatizimit, por jo të përfshirë nga afër në zhvillimin dhe zbatimin e sistemeve të lëvizjes elektrike, besojnë se kontrolli i motorit elektrik përbëhet nga një sekuencë komandash të futura duke përdorur një ndërfaqe nga një panel kontrolli ose PC. Po, nga pikëpamja e hierarkisë së përgjithshme të kontrollit të një sistemi të automatizuar, kjo është e saktë, por ka edhe mënyra për të kontrolluar vetë motorin elektrik. Janë këto metoda që do të kenë ndikimin maksimal në performancën e të gjithë sistemit.

Për motorët asinkronë të lidhur me një konvertues frekuence, ekzistojnë katër metoda kryesore të kontrollit:

• U/f – volt për herc;
• U/f me kodues;
• Kontrolli i vektorit me qark të hapur;
• Kontrolli i vektorit me qark të mbyllur;

Të katër metodat përdorin modulimin e gjerësisë së pulsit PWM, i cili ndryshon gjerësinë e një sinjali fiks duke ndryshuar gjerësinë e pulseve për të krijuar një sinjal analog.

Modulimi i gjerësisë së pulsit zbatohet në konvertuesin e frekuencës duke përdorur një tension fiks të autobusit DC. duke hapur dhe mbyllur shpejt (më saktë, duke ndërruar) ato gjenerojnë impulse dalëse. Duke ndryshuar gjerësinë e këtyre impulseve në dalje, fitohet një "sinusoid" i frekuencës së dëshiruar. Edhe nëse forma e tensionit të daljes së transistorëve është pulsuese, rryma përsëri merret në formën e një sinusoidi, pasi motori elektrik ka një induktivitet që ndikon në formën e rrymës. Të gjitha metodat e kontrollit bazohen në modulimin PWM. Dallimi midis metodave të kontrollit qëndron vetëm në metodën e llogaritjes së tensionit të furnizuar në motor elektrik.

Në këtë rast, frekuenca bartëse (e treguar me të kuqe) përfaqëson frekuencën maksimale të kalimit të transistorëve. Frekuenca e bartësit për invertorët është zakonisht në intervalin 2 kHz - 15 kHz. Referenca e frekuencës (e treguar me ngjyrë blu) është sinjali i komandës së frekuencës së daljes. Për invertorët e përdorur në sistemet konvencionale të lëvizjes elektrike, si rregull, varion nga 0 Hz në 60 Hz. Kur sinjalet e dy frekuencave mbivendosen mbi njëra-tjetrën, do të lëshohet një sinjal për të hapur transistorin (i treguar në të zezë), i cili furnizon me tension të energjisë motorin elektrik.

Metoda e kontrollit U/F

Kontrolli Volt-per-Hz, i referuar më së shpeshti si U/F, është ndoshta metoda më e thjeshtë e kontrollit. Përdoret shpesh në sistemet e thjeshta të lëvizjes elektrike për shkak të thjeshtësisë dhe numrit minimal të parametrave të kërkuar për funksionim. Kjo metodë kontrolli nuk kërkon instalimin e detyrueshëm të një koduesi dhe cilësimet e detyrueshme për një makinë elektrike me frekuencë të ndryshueshme (por rekomandohet). Kjo çon në kosto më të ulëta për pajisjet ndihmëse (sensorë, tela reagimi, reletë, etj.). Kontrolli U/F përdoret mjaft shpesh në pajisjet me frekuencë të lartë, për shembull, përdoret shpesh në makinat CNC për të drejtuar rrotullimin e boshtit.

Modeli i çift rrotullues konstant ka çift rrotullues konstant në të gjithë diapazonin e shpejtësisë me të njëjtin raport U/F. Modeli i raportit të ndryshueshëm të çift rrotullues ka një tension më të ulët të furnizimit me shpejtësi të ulët. Kjo është e nevojshme për të parandaluar ngopjen e makinës elektrike.

U/F është mënyra e vetme për të rregulluar shpejtësinë e një motori elektrik asinkron, i cili lejon kontrollin e disa disqeve elektrike nga një konvertues i frekuencës. Prandaj, të gjitha makinat fillojnë dhe ndalojnë njëkohësisht dhe funksionojnë në të njëjtën frekuencë.

Por kjo metodë kontrolli ka disa kufizime. Për shembull, kur përdorni metodën e kontrollit U/F pa një kodues, nuk ka absolutisht asnjë siguri që boshti i një makine asinkrone rrotullohet. Për më tepër, çift rrotullimi fillestar i një makine elektrike në një frekuencë prej 3 Hz është i kufizuar në 150%. Po, çift rrotullimi i kufizuar është më se i mjaftueshëm për të akomoduar shumicën e pajisjeve ekzistuese. Për shembull, pothuajse të gjithë tifozët dhe pompat përdorin metodën e kontrollit U/F.

Kjo metodë është relativisht e thjeshtë për shkak të specifikave të saj më të lirshme. Rregullimi i shpejtësisë është zakonisht në intervalin 2% - 3% të frekuencës maksimale të daljes. Përgjigja e shpejtësisë llogaritet për frekuenca mbi 3 Hz. Shpejtësia e përgjigjes së konvertuesit të frekuencës përcaktohet nga shpejtësia e përgjigjes së tij ndaj ndryshimeve në frekuencën e referencës. Sa më e lartë të jetë shpejtësia e përgjigjes, aq më shpejt motori elektrik do t'i përgjigjet ndryshimeve në cilësimin e shpejtësisë.

Gama e kontrollit të shpejtësisë kur përdoret metoda U/F është 1:40. Duke e shumëzuar këtë raport me frekuencën maksimale të funksionimit të makinës elektrike, marrim vlerën e frekuencës minimale në të cilën mund të funksionojë makina elektrike. Për shembull, nëse vlera maksimale e frekuencës është 60 Hz dhe diapazoni është 1:40, atëherë vlera minimale e frekuencës do të jetë 1,5 Hz.

Modeli U/F përcakton marrëdhënien midis frekuencës dhe tensionit gjatë funksionimit të një disku me frekuencë të ndryshueshme. Sipas saj, kurba e vendosjes së shpejtësisë së rrotullimit (frekuenca e motorit) do të përcaktojë, përveç vlerës së frekuencës, edhe vlerën e tensionit të furnizuar në terminalet e makinës elektrike.

Operatorët dhe teknikët mund të zgjedhin modelin e dëshiruar të kontrollit U/F me një parametër në një konvertues modern të frekuencës. Modelet e para-instaluara tashmë janë optimizuar për aplikacione specifike. Ekzistojnë gjithashtu mundësi për të krijuar shabllonet tuaja që do të optimizohen për një makinë specifike me frekuencë të ndryshueshme ose një sistem motori elektrik.

Pajisjet si tifozët ose pompat kanë një çift rrotullues ngarkese që varet nga shpejtësia e rrotullimit të tyre. Çift rrotullues i ndryshueshëm (foto më lart) i modelit U/F parandalon gabimet e kontrollit dhe përmirëson efikasitetin. Ky model kontrolli redukton rrymat magnetizuese në frekuenca të ulëta duke ulur tensionin në makinën elektrike.

Mekanizmat e çift rrotullues konstant si transportuesit, ekstruderët dhe pajisjet e tjera përdorin një metodë të kontrollit të çift rrotullues konstant. Me ngarkesë konstante, kërkohet rrymë e plotë magnetizuese në të gjitha shpejtësitë. Prandaj, karakteristika ka një pjerrësi të drejtë në të gjithë gamën e shpejtësisë.

Metoda e kontrollit U/F me kodues

Nëse është e nevojshme të rritet saktësia e kontrollit të shpejtësisë së rrotullimit, një kodues i shtohet sistemit të kontrollit. Futja e reagimit të shpejtësisë duke përdorur një kodues ju lejon të rritni saktësinë e kontrollit në 0.03%. Tensioni i daljes do të përcaktohet ende nga modeli i specifikuar U/F.

Kjo metodë kontrolli nuk përdoret gjerësisht, pasi avantazhet që ofron në krahasim me funksionet standarde U/F janë minimale. Çift rrotullimi i fillimit, shpejtësia e reagimit dhe diapazoni i kontrollit të shpejtësisë janë të gjitha identike me U/F standarde. Për më tepër, kur frekuencat e funksionimit rriten, mund të shfaqen probleme me funksionimin e koduesit, pasi ai ka një numër të kufizuar rrotullimesh.

Kontrolli i vektorit me qark të hapur

Kontrolli i vektorit me qark të hapur (VC) përdoret për kontroll më të gjerë dhe më dinamik të shpejtësisë së një makine elektrike. Kur niseni nga një konvertues frekuence, motorët elektrikë mund të zhvillojnë një çift rrotullues fillestar prej 200% të çift rrotullues të vlerësuar me një frekuencë prej vetëm 0,3 Hz. Kjo zgjeron ndjeshëm listën e mekanizmave ku mund të përdoret një makinë elektrike asinkrone me kontroll vektori. Kjo metodë ju lejon gjithashtu të kontrolloni çift rrotullues të makinës në të katër kuadrantët.

Çift rrotullues është i kufizuar nga motori. Kjo është e nevojshme për të parandaluar dëmtimin e pajisjeve, makinerive ose produkteve. Vlera e çift rrotullimeve ndahet në katër kuadrate të ndryshme, në varësi të drejtimit të rrotullimit të makinës elektrike (përpara ose mbrapsht) dhe në varësi të faktit nëse motori elektrik zbaton . Kufijtë mund të vendosen për çdo kuadrant individualisht, ose përdoruesi mund të vendosë çift rrotullues të përgjithshëm në konvertuesin e frekuencës.

Mënyra e motorit të një makine asinkrone do të sigurohet që fusha magnetike e rotorit të mbetet prapa fushës magnetike të statorit. Nëse fusha magnetike e rotorit fillon të tejkalojë fushën magnetike të statorit, atëherë makina do të hyjë në modalitetin e frenimit rigjenerues me çlirimin e energjisë; me fjalë të tjera, motori asinkron do të kalojë në modalitetin e gjeneratorit.

Për shembull, një makinë për mbylljen e shisheve mund të përdorë kufizimin e çift rrotullues në kuadrantin 1 (drejtimi përpara me çift rrotullues pozitiv) për të parandaluar shtrëngimin e tepërt të kapakut të shishes. Mekanizmi lëviz përpara dhe përdor çift rrotullues pozitiv për të shtrënguar kapakun e shishes. Por një pajisje si një ashensor me një kundërpeshë më të rëndë se makina e zbrazët do të përdorë kuadrantin 2 (rotacion i kundërt dhe çift rrotullues pozitiv). Nëse kabina ngrihet në katin e fundit, atëherë çift rrotullimi do të jetë i kundërt me shpejtësinë. Kjo është e nevojshme për të kufizuar shpejtësinë e ngritjes dhe për të parandaluar rënien e lirë të kundërpeshës, pasi është më e rëndë se kabina.

Reagimet aktuale në këta konvertues të frekuencës ju lejojnë të vendosni kufizime në çift rrotullues dhe rrymë të motorit elektrik, pasi me rritjen e rrymës, rritet edhe çift rrotullimi. Tensioni i daljes së inverterit mund të rritet nëse mekanizmi kërkon më shumë çift rrotullues, ose të ulet nëse arrihet vlera maksimale e lejuar e tij. Kjo e bën parimin e kontrollit të vektorit të një makine asinkrone më fleksibël dhe dinamik në krahasim me parimin U/F.

Gjithashtu, konvertuesit e frekuencës me kontroll vektorial dhe lak të hapur kanë një reagim më të shpejtë të shpejtësisë prej 10 Hz, gjë që bën të mundur përdorimin e tij në mekanizmat me ngarkesa goditjeje. Për shembull, në thërrmuesit e shkëmbinjve, ngarkesa ndryshon vazhdimisht dhe varet nga vëllimi dhe dimensionet e shkëmbit që përpunohet.

Ndryshe nga modeli i kontrollit U/F, kontrolli vektor përdor një algoritëm vektorial për të përcaktuar tensionin maksimal efektiv të funksionimit të motorit elektrik.

Kontrolli vektorial i VU zgjidh këtë problem për shkak të pranisë së reagimeve në rrymën e motorit. Si rregull, reagimet aktuale gjenerohen nga transformatorët e brendshëm të rrymës së vetë konvertuesit të frekuencës. Duke përdorur vlerën e rrymës së marrë, konverteri i frekuencës llogarit çift rrotullues dhe fluksin e makinës elektrike. Vektori bazë i rrymës motorike ndahet matematikisht në një vektor të rrymës magnetizuese (I d) dhe çift rrotullues (I q).

Duke përdorur të dhënat dhe parametrat e makinës elektrike, inverteri llogarit vektorët e rrymës magnetizuese (I d) dhe çift rrotullues (I q). Për të arritur performancën maksimale, konverteri i frekuencës duhet të mbajë Id dhe I q të ndara me një kënd prej 90 0. Kjo është e rëndësishme sepse sin 90 0 = 1, dhe një vlerë prej 1 përfaqëson vlerën maksimale të çift rrotullues.

Në përgjithësi, kontrolli vektorial i një motori me induksion siguron kontroll më të fortë. Rregullimi i shpejtësisë është afërsisht ±0.2% e frekuencës maksimale dhe diapazoni i rregullimit arrin 1:200, gjë që mund të ruajë çift rrotullues kur punon me shpejtësi të ulët.

Kontrolli i reagimit vektorial

Kontrolli i vektorit të reagimit përdor të njëjtin algoritëm kontrolli si VAC me qark të hapur. Dallimi kryesor është prania e një koduesi, i cili lejon makinën me frekuencë të ndryshueshme të zhvillojë 200% çift rrotullues fillestar në 0 rpm. Kjo pikë është thjesht e nevojshme për të krijuar një moment fillestar kur lëvizni nga ashensorët, vinçat dhe makineritë e tjera ngritëse, në mënyrë që të parandalohet ulja e ngarkesës.

Prania e një sensori të reagimit të shpejtësisë ju lejon të rritni kohën e përgjigjes së sistemit në më shumë se 50 Hz, si dhe të zgjeroni diapazonin e kontrollit të shpejtësisë në 1:1500. Gjithashtu, prania e reagimeve ju lejon të kontrolloni jo shpejtësinë e makinës elektrike, por çift rrotullues. Në disa mekanizma, është vlera e çift rrotullimit që ka një rëndësi të madhe. Për shembull, makina dredha-dredha, mekanizmat e bllokimit dhe të tjerët. Në pajisje të tilla është e nevojshme të rregulloni çift rrotullues të makinës.